低频RF_等离子体处理对医用不锈钢表面润湿性能的影响(1)
低温等离子处理对PTFE表面性能的影响
1 实验部分
实验 使用的 试样 1mm 和 011mm 两 种厚 度的 PTFE 薄板 /膜, 把板 /薄膜制成 30mm @ 12mm 的试 样, 用无水乙醇进行清洗, 清洗干净后在无尘的环境 自然干燥; 将试样悬挂于 HD-1型 等离子体处理仪 中 ( 常州中科常泰等离子体科技有限公司生产 ), 抽 真空至 2Pa, 保持电压 6 V、电流 011 A不变; 处理功 率分别为 200W, 250W, 300W 和时间 20s, 40s, 60s, 80s; 处理气氛分别为氧气和氦, 气氛压力: 1215 P a。
收稿日期: 2009-01-08; 修订日期: 2009-04-25 基金资助: 航空科学基金 2007ZE56005资助。 作者简 介: 王云英 ( 1963) ), 女, 硕士, 副教 授, 研 究方向 为 高分子材料的表面改 性, ( E-ma il) yyw ang4321@ 126. com。
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第 29卷 第 5期 2009年 10月
航空材料学报
JOURNAL OF A ERONAUT ICAL MAT ER IA LS
RF-ICP等离子体氮化304不锈钢过程中离子束流密度对氮化层的影响
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
RF-ICP 等离子体氮化304 不锈钢过程中离子束流密度对
氮化层的影响
研究了射频电感耦合等离子体RF-
利用等离子体法低温氮化奥氏体不锈钢来进一步增加其硬度，改善摩檫学行为和拓宽其应用领域是目前一直研究的热点课题。
原因在于，和传统的氮化方法相比温度更低，处理时间更短，节能和降低成本，且更适用于那些对温度容易变形的材料的氮化处理。
尽管有大量的研究报道，但对于这种等离子体对奥氏体不锈钢的氮化机制尤其像离子、受激分子或原子、电子、光子等物质对氮化层演化的影响还需要更深入理解。
以前的研究发现受激的氮原子N*在
高温和低压下能够与不锈钢表层的铁元素进行化学反应生成氮化层;在文献中也描述了氮离子以及氮等离子体同样可以和不锈钢表面铁元素发生反应，进而形成氮化层。
本文在前人研究基础上，更深入的探讨氮离子束密度和能量对奥氏体不锈钢氮化的影响。
利用电感耦合等离子体源对304奥氏体不锈钢氮化研究，通过调整真空度、射频功率、样片的负偏压等参数对304不锈钢进行了一系列的氮化实验，结果证明除了氮化时间、离子能量、真空度外，改变离子流密度也能够明显的改善氮化效果，最后对离子流密度的作用进行了进一步分析。
1、实验过程
用于氮化的真空室(在80W功率和10Pa的压力下，氮气等离子体的光
发射谱如更活跃的粒子N+2(391.4nm)尽管谱峰相对较弱但却极易与样片表面的铁元素化合。
在光谱里面没有发现氮离子N+，因此等离子体中可以被样片和真空室之间的直流电场加速的仅仅是粒子N+2。
与以前的文献仅仅考察受激的分。
等离子体表面处理技术的原理
等离子体表面处理技术的原理理论说明1. 引言1.1 概述等离子体表面处理技术是一种改变材料表面性质的有效方法，通过利用等离子体对材料表面进行激发和修改，可以实现润湿性能提升、去除污染物、改善粘附性能等目标。
这项技术已经在多个领域得到广泛应用，如电子器件制造、材料加工和生物医学等。
1.2 文章结构本文主要围绕等离子体表面处理技术的原理和理论进行探讨，以及相关的实验验证和应用案例分析。
文章共分为五个部分：引言、等离子体表面处理技术的原理、等离子体表面处理技术的理论说明、实验验证与应用案例分析以及结论与未来展望。
1.3 目的本文的目的在于深入探讨等离子体表面处理技术的原理和机制，并通过对相关实验研究和应用案例的分析来评估该技术的可行性和效果。
同时，本文还将探讨该技术所面临的挑战并展望其在相关行业中的未来发展前景。
通过本文的撰写，旨在增进读者对该技术的了解和认识，促进其在实际应用中的推广和发展。
2. 等离子体表面处理技术的原理2.1 等离子体介绍等离子体是由加热至高温状态下电离而成的气体，其中包含了正离子、负离子和自由电子。
等离子体在物理、化学和工程领域中广泛应用，尤其在表面处理方面有着重要的作用。
2.2 等离子体表面处理的基本原理等离子体表面处理技术是利用含能量较高的等离子体对材料表面进行物理和化学改变的过程。
通过将某种气体加热至高温并施加电场或直接暴露在电弧中，可形成稳定的等离子态。
这些带电粒子与材料表面相互作用时会产生各种效应，包括清洁、去除污染物、增强润湿性能、提升附着力等。
2.3 受控等离子体处理技术的发展和应用随着科技进步和相关研究的不断深入，受控等离子体处理技术在多个领域得到了广泛运用。
例如，在纳米制造、光电器件加工、涂层改性、材料表面改良等方面都有广泛的应用。
受控等离子体处理技术不仅能够提高材料表面的物理和化学性能，还可实现对材料性质的调控和优化。
以上是关于等离子体表面处理技术原理的基本说明。
低温射频等离子体对聚四氟乙烯表面改性的研究
低温射频等离子体对聚四氟乙烯表面改性的研究作者：刘金环来源：《科技传播》2011年第12期摘要通过SY-500W型射频功率源的等离子体设备对聚四氟乙烯进行不同气体成分下的等离子体表面改性，处理后对聚四氟乙烯的润湿性能进行了一系列对比研究。
并对改性效果进行理论分析。
关键词低温等离子体；聚四氟乙烯薄膜；表面改性；接触角；湿润性中图分类号O6 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）45-0092-02聚四氟乙烯（PTFE）是一种优良的高分子材料，该材料耐高温、耐腐蚀、介电性优良、化学性能稳定并且具有很好的机械性能，因此该材料被广泛的应用于工程、军事、生活的各个方面[1]。
但是聚四氟乙烯高分子为非极性的，并且表面自由能很低，这使得其表面的湿润性能、亲水性能很差，影响了现其在现实生产中的广泛应用。
表面改性的处理方法很多，本实验采用干式处理法中的等离子体处理法。
处理时间短、无公害，并且只改变材料表面性能而不影响材料其它性能。
射频等离子体通常是利用频率在13.56MHz的高频功率耦合到工作气体使其放电产生等离子体。
等离子体处理PTFE时，引起脱氟、交联，形成碳氢键及含氧、含氮基团，使其表面极性成分增加，亲水性增加，改善湿润性和粘结性[2,3]。
依照高频功率的耦合方式不同，射频等离子体可以分为电感耦合和电容耦合两种。
本实验采用的是电感耦合方式，石英管作为反应室，石英管外缠绕一定匝数的电感线圈，射频功率通过感应线圈耦合到反应气体中去。
等离子体的能量可以通过光辐射、中性分子流和粒子流作用到聚合物表面，这些能量的消散过程也就是表面改性的根本原因。
1实验部分1.1实验材料和研究方法杭州大华仪器制造有限公司的SY-500W射频功率源等离子体设备。
射频功率源为中科院微电子研究所研制，频率为13.56MHz。
上海梭伦信息科技有限公司生产的SL100系列的静态接触角仪。
处理样品为市售0.05mm厚度的PTFE薄膜。
材料表面润湿性对其性能的影响
材料表面润湿性对其性能的影响材料表面的润湿性对其性能有着重要的影响，这一点在许多领域都得到了广泛的关注和研究。
润湿性是指液体与固体表面接触时在表面展开的情况。
表面的润湿性会直接影响到材料的性能表现，比如抗腐蚀性能、机械性能、光学性能等。
因此，深入探讨材料表面润湿性对其性能的影响，对于材料科学领域具有重要意义。
首先，材料表面的润湿性对其的抗腐蚀性能有着重要的影响。
表面的润湿性不仅影响着溶质扩散的速率，还会影响氧化反应的进行。
具有良好润湿性的材料表面，溶质能够更容易地扩散到材料内部，使材料表面腐蚀物质的产生速率降低，从而有效地延长材料的使用寿命。
相反，如果材料表面的润湿性较差，不仅会增加材料表面的腐蚀速率，还可能导致溶质在表面残留，形成局部腐蚀点，从而加速材料的腐蚀破坏过程。
其次，材料表面的润湿性对其的机械性能也有着直接的影响。
在一些实际应用中，比如润滑油在机械设备的润滑作用中，润湿性会直接影响到机械件之间的摩擦系数和磨损程度。
对于润湿性能较好的材料表面，润滑油能够更好地附着在表面形成一层均匀的保护膜，从而减小摩擦系数，减少磨损程度，延长机械设备的使用寿命。
而如果材料表面润湿性较差，润滑油无法有效附着在表面，会导致机械件之间的摩擦增大，加速磨损，影响机械设备的性能表现。
此外，材料表面的润湿性还会影响光学性能。
在一些光学应用中，比如玻璃表面润湿性的研究，对于涂覆和清洁等工艺有着重要的影响。
具有良好润湿性的玻璃表面可使涂覆物更均匀地附着在表面，提高其光学透明度和光学性能。
相反，如果玻璃表面的润湿性较差，会导致涂覆物无法均匀附着在表面，影响光学性能。
此外，表面润湿性还会影响到玻璃的清洁难度，具有良好润湿性的玻璃表面容易清洁，而润湿性较差的玻璃表面则很难彻底清洗。
总的来说，材料表面的润湿性对其性能有着重要的影响，润湿性直接影响着材料的抗腐蚀性能、机械性能和光学性能。
因此，在材料设计和工程应用中，可以通过改变材料表面的化学结构，表面处理等方式，提高材料的润湿性，从而改善其性能表现。
等离子体处理的时效性对涤纶表面润湿性的影响
１ ． ３测 试
气、 氦 气 、氩 气 等 离 子 体 对 丙 纶 薄膜 进 行 放 电处 理 ，放 置 一 段 时 间后 ，其 表 面 改性 效 果会 有 ４ ７ ％ 、 ３ ５ ％和 ２ ５ ％的退 化现 象 ，而 对 涤 纶薄 膜 进 行 处理 时 也会 存在 ３ ９ ％ 、３ ４ ％和 ２ ９ ％的失效 ［ ２ ］ 。伊 朗的 ｓ ． Ｍ ．
Ｍ ｉ ｒ ａ ｂ ｅ ｄ ｉ ｎ ｉ 用 低 压 氧 和 氩 等 离 子 体 处 理 双 向 拉 伸 丙
纶薄膜 二十天后发现 ，润湿 性能的改善效果较刚处理 后 有明显 的降低 ［ ３ ］ ；国内东华大学 的邱夷平 等也证 实 了低 温 等离子 体对 丙纶 纤 维等 高分子 材料 的 处理 在放置 一段时问后会 出现一定程度 的失效 ，并总结 出
等离子体处理 的时效性对涤纶表 面润湿性 的影响
张春明 房宽峻
（ １ ． 青 岛大学纺织服装 学院 ；２ ．青 岛大学纤维新材料 与现 代纺织 国家重点 实验室培育基地山 东青岛 ２ ６ ６ ０ ７ １ ）
摘 要 ：采 用常压空气等 离 子体对涤纶织物进行表 面改性处理 ，然后将织物在温度 （ ２ ５ ± ２ ）℃，相对湿度 （ ６ ５ ± ５ ） ％的敞开
时 效 性 ， 比利 时 的 Ｒ ．Ｍ ｏ ｒ ｅ ｎ ｔ等 人 分 别 利 用 中 压 空
《中国表面工程》第33卷(2020年)总目次
《中国表面工程》第33卷（2020年）总目次第1期【工程前沿】超快激光制备材料表面微纳结构的研究进展肖强，徐睿（1）…………………………………………………………【表面工程研究】喷丸成形弹坑尺寸对2324铝合金疲劳性能的影响王强，张炜（18）…………………………………………………AZ31镁合金表面含纳米SiC氟化镁膜层的制备及耐腐蚀性能安景花，齐玉明，彭振军，梁军（24）…………………微量钛对离子渗氮渗层特性及性能的影响毛长军，魏坤霞，刘细良，周正华，胡静（34）……………………………氮气对纳米金刚石膜的生长结构及晶界处H含量的影响王振湉，翁俊，汪建华，刘繁（39）………………………a-CʒH和ta-C涂层对7075铝合金的摩擦学特性黄志宏，杨豆，杨兵，刘传胜（47）…………………………………聚酰亚胺基自润滑材料与WS2-Ag固体润滑膜的相容性邱维维，孟祥宇，王非，孟晖，包知迪（55）………………磁控溅射Cr/CrN和Cr/CrN/CrAlN涂层的抗高温氧化性能宋肖肖，李柯，赵婕宇，董艇舰，胡登科，陈亚军（63）………………………………………………………………基体、过渡层偏压和涂层厚度对氧化铬涂层结晶取向的影响黄凯，李刘合（73）…………………………………………Au负载N掺杂TiO2纳米管阵列的制备及其性能许美贤，刘佳孟，李文奕，孙研豪，张王刚，王红霞（84）……………LZO/8YSZ双陶瓷热障涂层CMAS的腐蚀性能杨乐馨，李文生，安国升，张义（91）……………………………………HVAF工艺参数对铝基非晶合金涂层性能的影响邱实，王浩伟，王晓明，常青，吕威闫，杨柏俊（101）…………32Cr3Mo1V钢表面激光离散Cr合金化的热疲劳性能李文，王之桐（110）………………………………………………激光比能对Fe2B激光熔覆涂层微观组织与性能的影响王一澎，陈志国，汪力，魏祥，舒忠良，沈聪（117）……………………………………………………………氮化钛含量对热塑性涂层光热效应及自修复性能的影响王金科，马菱薇，张达威（125）…………………………………【应用实例】【例61】等离子增强化学气相沉积DLC薄膜在汽车零部件上的应用雷霈，帅小锋（封二）……………………………第2期【工程前沿】冷喷涂制备钛及钛合金涂层研究进展周红霞，李成新，李长久（1）…………………………………………………………表面微织构复合固体润滑材料的摩擦学性能研究进展付景国，徐长旗，朱新河，张蓬予，刘耕硕，严志军（15）………【表面工程研究】仿生微织构与氟硅烷修饰对6061铝合金浸润性的影响李杰，黄镕敏，王超磊，吴昊晨，张阳（29）………………AZ31B镁合金表面微弧氧化/聚苯胺改性环氧涂层的腐蚀失效行为莫格，崔学军，张颖君，李明田，宁闯明（37）………………………………………………………………………TC6钛合金渗碳层在不同介质环境中的腐蚀磨损性能代燕，吴旋，杨峰，李坤茂，刘静，欧梅桂（47）………镍钴合金在低共熔溶剂中的共沉积行为李文若，郝建军，牟世辉（57）……………………………………………………机械能助渗锌铝渗层的防腐耐磨性能分析梁义，周云龙，盛忠起，邢伟，魏世丞（65）……………………………表面纳米化对Dievar模具钢高能离子注渗WC层性能的影响王文权，桑娜，胡春华（75）……………………………N含量对Cr-N涂层结构和抗高温水蒸汽氧化性能的影响白羽，黄平，葛芳芳，黄峰（87）………………………钛合金表面GO/HA/MAO复合膜层的制备及其性能李明泽，赵子聪，吴敏宝，左佑，张玉林，陈飞（97）………不同电极排列方式下纯铁薄膜晶粒的生长行为王振宇，丁国，李岩，定巍（111）…………………………………等离子喷涂La2Zr2O7热障涂层高温烧结的硬化行为唐春华，李广荣，刘梅军，杨冠军，李长久（119）…………………TA15钛合金激光熔化沉积制件超声相控阵检测何振丰，赵宇辉，赵吉宾，王志国，孙长进（127）………………………同轴送粉工艺参数对激光增材再制造喷嘴粉流流场的影响规律郭辰光，郭昊，李强，岳海涛，王闯（136）……超高速激光熔覆低稀释率金属涂层微观组织及性能娄丽艳，张煜，徐庆龙，王轲岩，澹台凡亮，李长久，李成新（149）………………………………………………第3期【工程前沿】仿生自主变色伪装材料的研究进展吴昱，金青君，崔志峰，毕鹏禹，张梦清（1）………………………………………仿生织构类型及其对表面摩擦性能影响侯启敏，杨学锋，王守仁，肖居鹏，李万洋（18）………………………………等离子体喷涂环境障涂层高温失效研究进展庄铭翔，都业源，袁建辉，王亮（33）……………………………………垃圾焚烧发电锅炉高温腐蚀治理的研究进展曲作鹏，钟日钢，王磊，赵文博，田欣利，王海军（50）…………………【表面工程研究】纯钛表面超疏水性着色膜的制备及性能郑志军，何蕊，陈均焕，高岩，李浩（61）………………………………NaOH溶液存储对纯钛表面TiO2－x 层超亲水性长期稳定性的影响孙飞，程巍，蔺增（71）…………………………超疏水铝合金表面的复合制备与性能杨晓红，叶霞，徐伟，顾江，范振敏，陆磊（78）…………………………成膜时间对镁合金镧盐转化膜耐蚀性的影响许满足，邹忠利（88）…………………………………………………………等离子喷涂不同比例掺杂G-Al2O3－13%TiO2复合涂层的耐腐蚀性能张昊，张晶晶，刘旭，林海，李廷举（95）………………………………………………………………………基于分形方法的YSZ热障涂层有效热导率分析丁坤英，李志远，王者，程涛涛（104）…………………………………超音速等离子转移弧喷涂铝涂层的响应曲面法工艺优化靳子昂，刘明，朱丽娜，王海斗，王海军，康嘉杰（111）……………………………………………………………煤油流量对HVOF喷涂WC-12Co/NiCrBSi复合涂层显微组织与性能的影响刘杰，刘侠，胡凯，张世宏，王硕煜，丁毅，薛召露（119）…………………………………………………基于齿面缺陷激光修复几何数学模型的齿轮修复李向波，李涛，石博文，王东，张元良（129）……………………CeO2对TiC x增强钛基激光熔覆层成形质量和组织的影响杨凡，张志强，张宏伟，张天刚（137）……………………La元素对MoSi2涂层的宽温域氧化行为影响杨英，毛绍宝，巫业栋，张世宏（152）……………………………………【应用实例】【例62】狭小端口超大内腔结构件高性能防腐技术及应用唐斌，李永彬，张志强（封二）………………………………第4期【冷喷涂技术专题】………………………………………冷喷涂增材制造关键技术吴洪键，李文波，邓春明，刘敏，廖汉林，邓思豪（1）…………………………………………冷喷涂技术的研究进展与应用黄仁忠，孙文，郭双全，谢迎春，刘敏（16）……………………………………………………………真空冷喷涂技术及其在功能器件中的应用马凯，李成新（26）……………………………………………………冷喷涂金属基复合涂层及材料研究进展王吉强，崔新宇，熊天英（51）……………………………………………………冷喷涂金属的组织与性能调控雒晓涛，谢天，李长久，李成新（68）……………………………冷喷涂过程中气固两相流动行为及喷涂工艺优化研究新进展李文亚，樊柠松，殷硕（82）【表面工程研究】…………………………微弧氧化镁表面钙磷生物涂层的制备及性能韩嘉平，王振玲，唐莎巍，胡津，于玉城（102）粉末包埋渗铝与气氛渗铝对P92钢650ħ饱和蒸汽氧化行为的影响…………………………………………………周永莉，鲁金涛，黄锦阳，杨珍，袁勇，谷月峰，赵钦新（111）……………………………………………交流电场增强45钢中温粉末法硼铝共渗特性谢飞，王晓娟，潘建伟（121）……………负偏压和本底真空度对Al膜表面形貌和耐蚀性能的影响胡方勤，曹振亚，张青科，杨丽景，宋振纶（128）HVAF喷涂Inconel625涂层在生物质发电环境的高温腐蚀行为………………………………………杨二娟，刘福广，常绍峰，谷永辉，蒋生喜，张庆和，雒晓涛，李长久（136）……基于面积分数多尺度分析的封严涂层孔隙分布均匀性定量表征李宗艺，张伟，林莉，马志远，雷明凯（145）超音速微粒沉积－激光同步强化Inconel718涂层高温氧化行为……………………………………………………………李丹阳，韩国峰，殷凤仕，任智强，朱胜，王晓明（152）烧结温度对Q235钢搪瓷涂层组织结构及性能影响……………………………………李翠霞，瞿学炜，李文生，冯力，伊莲娜·亚茨申科（俄罗斯），杨晓永（160）第5期【表面工程研究】……………………超疏水涂层的制备及其对Mg-Li合金的防腐蚀性能李玉峰，高文博，史凌志，高晓辉，王万兵（1）………………………不锈钢网表面润湿性的调控及其油水分离性能李志文，齐博浩，刘长松，赵欣生，栗心明（10）氟改性丙烯酸酯共聚物的制备及其涂层表面疏水性能…………………………………………韩东晓，侯劲松，苗夫传，张志远，李雪冰，马敬芳，郑勇，朱立群（18）………自组装膜层微观结构对铝合金表面耐腐蚀性能的影响李姣姣，刘燕红，李家平，刘燕仪，尚伟，温玉清（30）………………………………基于梳齿沟槽阵列的集油表面润滑特性刘成龙，郭峰，黄柏林，周易，栗心明（40）…………………活塞环表面液相等离子体电解渗氮处理工艺朱宗宁，赵鸿岳，梅德清，赵卫东，陈晨，陶俊（47）……………………………………………稀土对铁基粉末冶金材料渗硼强化性能的影响方慧敏，张光胜，夏莲森（56）O/Ar流量比及退火对氧化锆薄膜结构及摩擦学性能的影响2………………………………………………………………许文举，鞠鹏飞，李红轩，吉利，刘晓红，陈建敏（65）…………………………………………SiC对氩弧熔覆AlCuFeNiCo高熵合金涂层组织性能的影响时海芳，王红蕾（75）………………………………………激光裂解Ti-Si有机膜制备陶瓷涂层的组织与耐磨性王思捷，刘照围，王潇（83）………………改性碳纤维的制备及其增强PTFE复合涂层摩擦学性能蒋国强，郭永信，刘雅玄，卞达，赵永武（90）…………………………………………………………环境障涂层的发展瓶颈及应对措施马壮，张学勤，刘玲（99）【再制造工程研究】………………VIGA和EIGA气雾化法制备增材制造用低合金钢粉末吕威闫，杨番，韩国峰，王晓明，杨柏俊（115）…………………………基于政府补贴的制造商“以旧换再”定价策略丰奇倩，刘渤海，郑汉东，陈玉霜，李凯（123）【应用实例】………………………【例63】内孔高能等离子喷涂在泥浆泵缸套内表面强化与修复中的应用刘明，马国政（封二）第6期【综述论文】……………………温度对表面摩擦磨损性能影响的研究进展牛宇生，郝秀清，孙鹏程，赵香港，李亮，何宁（1）【表面工程研究】……………………………电压对医用钛合金阳极氧化膜结构和耐蚀性的影响朱晓清，王烨，宋瑞宏，吴海丰（23）…………激光刻蚀和阳极氧化对纯钛植入体表面性能的影响赵梓贺，万熠，于明志，张晓，王宏卫，宋章仪（29）………………………增材制造孔隙结构生物医用钛合金力学及干摩擦行为有限元分析徐敬忠，吕晓仁，李述军（37）……………………………………表面织构对动压滑动轴承摩擦学性能的影响毛亚洲，杨建玺，徐文静，金乐佳（47）铝合金表面有机污染物等离子体清洗机理及验证……………………………………………………李玉海，白清顺，杨德伦，张鹏，卢礼华，张飞虎，袁晓东（58）…………………GLC/成分梯度CN x多层膜的微观结构和摩擦学性能杨芳儿，陆诗慧，杨烁妍，高蔓斌，郑晓华（68）工作气压对TiBN/TiAlSiN纳米多层涂层的结构和性能影响………………………………………………………………王泽松，韩滨，项燕雄，田灿鑫，邹长伟，付德君（77）……………………靶基距对Cu/Si（100）薄膜结构和残余应力的影响孟笛，蒋智韬，李玉阁，高剑英，雷明凯（86）…………………………非晶Ni-Mo-P镀层微观组织结构演变对耐蚀性的影响赵冠琳，刘树帅，吴东亭，邹勇（93）纳米CeO2掺杂对烧结钕铁硼磁体表面Zn-Al涂层性能的影响…………………………………………………曹玉杰，刘友好，张鹏杰，徐光青，刘家琴，衣晓飞，吴玉程（100）………………………环境障涂层用纳米结构Yb2SiO5粉体喂料的制备与表征邓路炜，张晓东，王东升，王铀（108）碳含量对激光熔覆CoCrFeMnNiC x高熵合金涂层摩擦磨损和耐蚀性能的影响………………………………………刘径舟，刘洪喜，邸英南，蔺健全，郝轩宏，王悦怡，陈林，张晓伟（118）中间合金粉对激光选区熔化TMZF合金电化学性能的影响……………………………………………………………褚清坤，邓朝阳，闫星辰，马文有，胡永俊，刘敏（128）磷基无卤素油溶性离子液体润滑添加剂的摩擦学特性…………………………………………………范丰奇，张朝阳，周康，黄卿，汤仲平，于强亮，蔡美荣（136）【应用实例】…………………………………………………………【例64】超高速激光熔覆技术在液压支柱上的应用邹斌华（封二）。
低温等离子体处理对PBO纤维润湿性的影响
低温等离子体处理对PBO纤维润湿性的影响为改善PBO纤维的润湿性，拓宽其应用领域，探究了空气低温等离子体处理对PBO纤维润湿性的影响。
通过芯吸效应和接触角表征处理前后PBO纤维润湿性，并采用扫描电子显微镜（SEM）观察处理前后PBO纤维表面形貌，用X 射线光电子能谱仪（XPS）对处理前后PBO纤维表面化学组成进行定性分析。
实验结果表明，改性后PBO纤维芯吸高度大幅上升，接触角明显降低，并且在其表面产生明显刻痕，局部有剥离现象，改性后PBO纤维O、N元素含量均有所提高，PBO纤维润湿性明显增强。
关键字：PBO纤维；等离子体；芯吸效应；接触角；润湿性聚聚对苯撑苯并双噁唑（PBO）纤维是一种高性能纤维，具有高模、高强、耐高温等显著特点，被认为是21世纪的超级纤维[1～3]。
PBO分子中含苯环及芳杂环，取向度高，PBO纤维表面光滑且缺少活性基团，本身呈化学惰性，润湿性差，这也导致了PBO纤维粘附性差，限制了其在复合材料及层压织物领域中的应用[3～8]。
PBO纤维润湿性的改善对研究PBO纤维其他性能也有着重要意义。
等离子体技术是一种物理干法处理手段，有高效、经济、环保等特点，在纺织材料表面改性中已有广泛的应用[9～13]。
本文应用空气低温等离子体处理PBO纤维，探究PBO纤维润湿性的变化。
1 实验部分1.1 实验材料及仪器均PBO纤维（HM，1.4D，日本东洋纺），去离子水，碳素墨水。
HD-1B型低温等离子体仪，常州新区等离子体公司；JSM-6700F扫描电子显微镜（SEM），日本电子株式会社；X射线光电子能谱仪（XPS）；JC2000C3型接触角测定仪，上海中晨数字技术设备有限公司；YG（B）871型毛细效应测定仪，温州大荣纺织仪器有限公司。
1.2 试样制备芯吸实验试样制备与处理：将PBO纤维长丝剪切为25 cm，以丝束的形式并排粘在玻璃棒上，放入等离子体仪中。
选取空气低温等离子体处理，共取24组试样，处理条件为：25 Pa（放电气压），200 W（放电功率），240 s（处理时间）。
等离子对表面影响
等离子对表面影响
等离子体对材料表面影响主要表现在以下几个方面：
1. 表面活化：等离子体中的高能电子和活性粒子与材料表面发生碰撞，使得材料表面的分子或原子激发、电离或断键，从而在表面产生大量的自由基和极性基团。
这种表面活化有利于提高材料的润湿性，增强与其他材料的粘接性能。
2. 表面交联：等离子体处理过程中，活性粒子与材料表面分子发生反应，形成交联结构，从而提高材料的耐磨性、耐腐蚀性和抗老化性能。
3. 表面腐蚀：等离子体中的高能粒子对材料表面产生一定的刻蚀作用，增加表面粗糙度，有利于提高材料表面的摩擦系数和抗滑移性能。
4. 表面改性：通过调节等离子体处理条件，如气体组成、功率密度和处理时间等，可以在材料表面引入特定的官能团或大分子链，从而实现对材料表面的功能性改性。
5. 表面清洁：等离子体处理过程中，活性粒子和高能电子能够将材料表面的杂质、油污等污染物分解，从而实现表面清洁。
总之，等离子体处理技术可以对材料表面产生显著的影响，实现对表面性能的改善和调控。
这种技术具有处理效果好、适用范围广、操作简便等优点，在材料科学、表面工程等领域得到了广泛应用。
1。
低温氮气等离子体处理技术在材料表面改性中的应用
低温氮气等离子体处理技术在材料表面改性中的应用随着科技的发展，材料表面改性技术的研究越来越受到关注。
其中，低温氮气等离子体处理技术作为一种新兴的表面改性技术，具有广泛的应用前景。
本文将就低温氮气等离子体处理技术在材料表面改性中的应用进行探讨。
一、低温氮气等离子体处理技术概述低温氮气等离子体处理技术是指在真空条件下，通过将氮气放电产生等离子体，在较低的温度下处理材料表面的一种表面处理技术。
在这个过程中，氮气中的离子和自由基可以与材料表面反应，改变其表面性质，从而实现表面改性的目的。
这种技术具有操作简单、效率高、对环境无污染等优点。
二、低温氮气等离子体处理技术的影响因素在进行低温氮气等离子体处理技术时，影响其效果的因素主要有：气体种类、气压、放电功率和处理时间等。
其中气体种类对处理效果有很大的影响，如氮气等离子体处理可以提高材料表面硬度和耐磨性等性能，但氢气等离子体处理则可以实现材料表面的去污和去除氧化层等效果。
三、低温氮气等离子体处理技术应用1.金属材料表面改性钛合金是一种广泛应用于航空航天和生物医学领域的高性能材料。
对其表面进行低温氮气等离子体处理，可以形成一层陶瓷膜，从而提高其表面硬度和耐腐蚀性能。
此外，对不锈钢表面进行氮气等离子体处理也可以改善其防锈性能。
2.聚合物表面改性聚合物是一种广泛应用于包装、建筑和电子行业等领域的材料。
通过氮气等离子体处理可以在聚合物表面形成一层薄膜，从而提高其表面润湿性和附着强度等性能。
此外，氮气等离子体处理也可以用于改善聚合物表面的抗菌性能。
3.生物医学领域应用低温氮气等离子体处理技术在生物医学领域的应用也愈发广泛。
例如，对人造关节表面进行氮气等离子体处理可以提高其表面的生物相容性和降低其对周围组织的损害程度。
此外，氮气等离子体处理也可以用于改善医用塑料表面的生物相容性和抗菌性能。
四、低温氮气等离子体处理技术的发展趋势目前，低温氮气等离子体处理技术在表面改性领域的应用还有很大拓展空间。
等离子体技术改善材料表面性能研究
等离子体技术改善材料表面性能研究概述材料的表面性能对其应用具有重要影响，而等离子体技术作为一种有效的表面改性方法，已成为研究的热点之一。
本文将探讨等离子体技术在改善材料表面性能方面的研究进展，并分析其应用前景。
1. 引言材料的表面性能对其在各个领域的应用起着关键作用。
例如，对于金属材料来说，其耐腐蚀、抗磨损和减摩等性能的提升可以显著延长其使用寿命。
而对于陶瓷材料来说，表面的抗菌和防污性能的提高可以广泛应用于医疗和环境领域。
2. 等离子体技术的基本原理等离子体技术是一种利用等离子体在材料表面上进行物理或化学处理的方法。
通过将材料置于等离子体环境中，可以产生较高的温度、电场和粒子流，从而改变材料表面的物理和化学性质。
常见的等离子体技术包括等离子体刻蚀、等离子体增强化学气相沉积和等离子体喷涂等。
3. 等离子体技术改善材料表面性能的研究进展3.1 表面涂层的改善等离子体技术可用于表面涂层的制备。
通过选择适当的等离子体体系，可以获得不同功能的涂层，如阻隔膜、抗氧化膜和疏水膜等。
这些涂层能够有效改善材料的耐腐蚀性、抗磨损性和减摩性，提升材料在恶劣环境下的性能。
3.2 表面纳米结构的形成等离子体技术还可以通过控制等离子体条件，使材料表面形成纳米结构。
纳米结构具有较高的比表面积和特殊的电子结构，能够显著改善材料的光学、电学和催化性能。
因此，利用等离子体技术形成纳米结构是实现材料性能提升的重要途径。
3.3 表面清洁和改性等离子体技术也可以用于材料表面的清洁和改性。
等离子体刻蚀技术可去除杂质和污染物，并增强表面的纯净度和光泽。
此外，等离子体技术还可用于引入功能性基团，从而改变材料表面的化学性质，如引入羟基、氨基等官能团。
4. 等离子体技术在材料科学中的应用前景等离子体技术在改善材料表面性能方面具有广阔的应用前景。
一方面，等离子体技术可以应用于多种材料，如金属、陶瓷、高分子等，实现其表面性能的优化。
另一方面，随着纳米科学和技术的发展，进一步改善等离子体技术，可实现更精确的材料表面纳米结构控制，进一步提升材料的性能。
等离子体处理技术在表面材料改性中的应用
等离子体处理技术在表面材料改性中的应用随着科技的不断发展，我们对材料表面的改性需求日益增加。
表面材料改性可以增加材料表面的性能和功能，从而实现更广泛的应用。
而等离子体处理技术则成为了一种重要的表面材料改性技术，被广泛应用于各个领域中。
一、等离子体处理技术的基本原理等离子体处理技术是通过将气体分子电离，产生带正电或负电的离子和自由电子，形成气体放电等离子体，并将其应用于材料表面改性的技术。
这种技术可以通过改变等离子体处理气体的成分、压力和温度来实现对材料表面的特殊处理。
等离子体处理技术主要有两种：低温等离子体处理和高温等离子体处理。
二、等离子体处理技术在表面材料改性中的应用1. 表面清洗等离子体清洗技术可以通过使表面被处理物质电离形成等离子体，使用等离子体产生的能量和化学反应来清洗材料表面。
这种表面清洗技术可以清除表面上的污垢、油脂和氧化物，从而提高表面的质量和粗糙度。
2. 表面涂层等离子体辅助化学气相沉积技术（PE-CVD）可以在材料表面上引入新的原子、分子和离子，形成新的化学键和合金元素，从而改变材料表面的组成和性能。
这种技术可以产生各种不同的表面涂层，如防腐蚀和耐磨涂层。
此外，PE-CVD还可以在材料表面形成有机光电材料和光学涂层，应用于光电器件和光通讯中。
3. 表面处理等离子体或等离子体辅助化学反应可以通过有选择性地在表面上引入新原子、离子和分子，形成特殊功能区域和化学键。
这种表面处理技术可以提高材料表面的亲水性、亲油性、耐腐蚀性、抗菌性等性能。
电子束等离子体处理还可以产生微米和纳米级别的表面结构，从而形成特殊的光学、电学和机械性能。
表面处理还可以应用于半导体芯片制造、生物医药材料和新能源材料等领域。
三、等离子体处理技术的优势和发展趋势等离子体处理技术具有高效、环保、经济等优势，能够大规模生产各种不同复杂的表面材料。
同时，等离子体处理技术还具有灵活性和局部性，能够实现有选择性的表面改性，并可以将各种材料具有特殊的化学性质和功能。
金属表面处理对材料的润湿性能的改善
金属表面处理对材料的润湿性能的改善金属材料在现代工业中的应用十分广泛，其表面处理技术也日益成熟。
金属表面的润湿性能是衡量表面处理技术的一个重要指标，它直接影响到金属材料的使用性能。
本文将详细讨论金属表面处理对润湿性能的影响，并分析其改善机理。
1. 润湿性能的基本概念润湿性能是指液体在固体表面上的展开和附着能力。
良好的润湿性能对于金属材料的加工、成形、焊接、涂装和腐蚀防护等过程至关重要。
润湿性能的好坏可以用接触角来衡量，接触角越小，润湿性能越好。
2. 金属表面处理对润湿性能的影响金属表面的处理方法多种多样，包括机械处理、化学处理、电化学处理等。
这些处理方法会对金属表面的形貌、成分和结构产生影响，从而改善金属的润湿性能。
2.1 机械处理机械处理包括打磨、抛光等方法，可以去除金属表面的氧化层、污垢和微观不平整度，使表面更加光滑。
光滑的表面可以降低液体的表面张力，提高润湿性能。
此外，机械处理还可以改变金属表面的微观结构，增加表面的活性位点，从而提高润湿性能。
2.2 化学处理化学处理包括酸洗、碱洗等方法，可以去除金属表面的氧化物、油脂等杂质。
化学处理可以改变金属表面的化学成分，增加表面的活性，提高润湿性能。
例如，酸洗可以去除钢铁表面的氧化皮，增加表面的亲水性，从而提高润湿性能。
2.3 电化学处理电化学处理包括电镀、阳极氧化等方法，可以在金属表面形成一层保护膜。
这层保护膜可以改变金属表面的性质，提高润湿性能。
例如，阳极氧化可以在铝合金表面形成一层氧化膜，这层氧化膜具有较好的亲水性，可以提高润湿性能。
3. 改善机理分析金属表面处理改善润湿性能的机理主要包括以下几个方面：3.1 表面形貌的改变金属表面的微观形貌对其润湿性能有很大的影响。
通过机械处理、化学处理等方法，可以改变金属表面的微观形貌，使其更加光滑，降低液体的表面张力，提高润湿性能。
3.2 表面成分的改变金属表面的化学成分也会影响其润湿性能。
通过化学处理、电化学处理等方法，可以改变金属表面的化学成分，增加表面的活性位点，提高润湿性能。
DBD型低温等离子体对PDMS表面性能的影响
DBD型低温等离子体对PDMS表面性能的影响王卫芳【摘要】利用介质阻挡（DBD）型低温等离子体设备对聚二甲基硅氧烷（PDMS）薄膜进行表面处理，通过改变等离子体处理条件，观察PDMS薄膜表面接触角，表面形态的变化，探究其对PDMS表面润湿性能，黏附性的影响。
经过等离子体处理，PDMS的接触角发生明显的减小，PDMS薄膜的亲水性增强，PDMS薄膜表面的润湿性能和吸附性能得到改善。
【关键词】DBD型低温等离子体；PDMS薄膜；润湿性；接触角Effect of DBD Low Temperature Plasma Treatment on the Surface Properties of PDMS Film【Abstract】The surface treatment of PDMS film was studied by DBD type low temperature plasma equipment. The change of surface contact angle and surface morphology of PDMS film was observed by changing the plasma treatment conditions， and its effect on PDMS surface wettability and adhesion was investigated. After the plasma treatment， the contact angle of PDMS is obviously reduced， the hydrophilicity of PDMS film is enhanced， and the wettability and adsorption performance of PDMS film are improved.【Key words】DBD low temperature plasma； PDMS film； Wettability； Contact angle近年来，低温等离子体对高科技经济的发展产生着巨大的影响，其中大气压下，DBD型低温等离子体与真空中产生的等离子体相比，由于其多功能性，操作容易性，受到人们的关注。
低温等离子体技术在材料表面改性与清洗中的应用研究
低温等离子体技术在材料表面改性与清洗中的应用研究第一章绪论近年来，随着科技进步和人们对环保意识的提高，低温等离子体技术在材料表面改性与清洗领域中的应用逐渐得到了广泛关注。
低温等离子体技术可以提高材料表面的各种性能，如机械性能、化学稳定性以及耐磨性等，还可以用于清洗材料表面的污渍和有机物等。
因此，低温等离子体技术具有非常广阔的应用前景。
第二章低温等离子体技术的原理及应用2.1 低温等离子体技术的原理低温等离子体技术是指在常压下，使用低频、高频、微波、激光和电子束等能量形式，使气体产生局部电离，并产生带电离子和自由基等活性物种，以实现材料表面的改性和清洗。
该技术可以将大气压下的气体通过电离成为等离子体，这种等离子体与常规的高温等离子体有很大的不同。
其温度几乎与室温相同，同时等离子体的局部温度只有几百度，不足以对材料造成热损伤。
2.2 低温等离子体技术的应用2.2.1 材料表面改性低温等离子体技术可以通过改变材料表面的物理和化学性质来改变其表面特性。
比如，可以使用氮等离子体在材料表面形成氮化物层，可以提高材料表面的硬度和耐腐蚀性；还可以利用单氧气等离子体进行表面氧化处理，提高材料的化学稳定性；此外，还可以利用铜等离子体在材料表面形成铜层，提高材料的导电性和导热性等。
2.2.2 材料表面清洗低温等离子体技术可以清洗各种材料表面上的附着物，如油脂、污渍、涂层等有机物和金属离子等。
清洗过程中，等离子体在表面活化，产生氧化物和另有活性辐射，使附着物分离并去除，这种清洗方式不仅效率高，并且对材料本身没有损伤。
第三章低温等离子体技术在材料表面改性与清洗中的应用案例3.1 低温等离子体技术在表面氮化改性中的应用氮化改性是增强材料表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性的有效方法。
研究表明，利用低温等离子体氮化技术可以显著提高材料表面的氮化深度和氮化层质量，因此得到了广泛应用。
例如，对于具有较高硬度的工具钢，低温等离子体氮化可以将其表面硬度提高至1100～1300HV0.1，提高了材料的耐磨性和耐腐蚀性。
低温等离子体表面改性对医用奥氏体不锈钢微动摩擦学性能的影响的开题报告
低温等离子体表面改性对医用奥氏体不锈钢微动摩
擦学性能的影响的开题报告
研究背景：
医用奥氏体不锈钢作为人造关节、手术器械等医疗器械的重要材料，其表面的微动摩擦学性能直接关系到器械使用寿命和抗疲劳能力。
因此，对医用奥氏体不锈钢表面进行改性能够有效提升其微动摩擦学性能，当
前常用的改性方法包括化学处理、物理气相沉积等。
而近年来，低温等
离子体表面改性技术因其环保、高效、低成本等特点广受关注。
研究内容：
本课题旨在研究低温等离子体表面改性对医用奥氏体不锈钢微动摩
擦学性能的影响，主要研究内容包括：
1. 低温等离子体表面改性技术的原理和方法；
2. 对医用奥氏体不锈钢表面进行低温等离子体改性处理；
3. 对改性前后的不锈钢样品进行摩擦学性能测试和表征分析；
4. 分析低温等离子体表面改性对医用奥氏体不锈钢微动摩擦学性能
的影响机理。
研究意义：
通过研究低温等离子体表面改性对医用奥氏体不锈钢微动摩擦学性
能的影响，能够为提升医用器械的使用寿命和安全性提供新的途径。
并且，低温等离子体表面改性技术具有环保、低成本等优点，能够为医疗
器械制造业提供一种新的可持续发展的技术路线。
低温等离子体氮化压力对304不锈钢摩擦性能的影响
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟
低温等离子体氮化压力对304 不锈钢摩擦性能的影响
采用低温等离子体氮化技术，对304 奥氏体不锈钢进行表面氮化处理。
运用XRD、SEM、金相技术和显微硬度计等分析手段对氮化层的物相组成及表面硬度进行分析及测量；利用球- 盘摩擦实验在干摩擦条件下对氮化层的摩擦磨损性能进行测试并分析磨损机理。
结果表明：304 奥氏体不锈钢经低温等离子体氮化处理后，形成单一高氮面心立方相γN，显微硬度及耐磨损性能均明显提高，摩擦系数减小；氮化压力为10 Pa 时，渗氮层具有最高的表面显微硬度850HV0.025 及较好的耐摩擦磨损性能。
奥氏体不锈钢因具有强度高、韧性好、耐蚀性强等综合优点，而被广泛
应用于石油化工、机械、建筑、医疗等领域。
但是它的硬度较低，耐磨性能差，在腐蚀性环境中易发生点蚀。
由于金属材料的磨损及腐蚀等多发生于材料表面，故利用表面改性技术弥补传统金属材料不足并获得新型复合性能，实现其工程应用并满足不同领域的特殊要求，已经成为广大学者重点研究的课题之一。
氮化是提高奥氏体不锈钢耐磨性能最广泛使用的表面改性技术之一。
近
20 年来，等离子体氮化技术的发展和完善为不锈钢表面硬化开创了重要的技术途径，等离子体氮化已成为不锈钢表面强化方法较好的选择。
有研究表明不锈钢经高温等离子体氮化处理后，氮化层中因CrN 的形成，导致固溶体中贫铬，降低了腐蚀性能。
故本文采用低温等离子体氮化方法，获得了没有铬析出的渗氮层γN，使奥氏体不锈钢表面硬度和耐磨性得到提高，同时耐蚀性没有恶化。
1、实验材料与方法。
低温等离子体处理对纤维毡润湿性能的影响
低温等离子体处理对纤维毡润湿性能的影响宋扬;李方俊【摘要】The low temperature plasma treatment was used to improve the surface performance and wettability of the fiber felt.The low-temperature plasma treatment was applied on the untreated polyethylene melt-blown fiber felt and the properties of the contact angle,functional groups and morphology of the surface of the fiber felt treated by air plasma and acrylic acid gas plasma are characterized by contact angle meter,infrared spectrometer and scanning electron microscopy.The results show that with the increase of the discharge time and discharge power,the surface hydrophilicity of the fiber felt has promoted.The surface had grafted hydroxyl (-OH),al dehyde (CHO),carbonyl (C =O) and other hydrophilic functional groups.Besides,some changes have taken place in surface morphology and surface micro roughness is increased.Such a series of changes eventually make the fiber felt surface wettability improve effectively.%通过低温等离子体技术对纤维毡进行表面改性,提高其表面润湿性.对未经过任何处理的熔喷聚乙烯纤维毡进行低温等离子体处理,通过接触角测量仪、红外光谱仪和扫描电镜对经过空气等离子体及丙烯酸气相等离子体处理的纤维毡进行表面接触角、官能团以及纤维表面形貌等特征进行表征.结果显示,随着放电时间和放电功率的增加,纤维毡表面亲水性得到了不断提升,改性后的纤维表面接枝了羟基(-OH)、醛基(-CHO)及羰基(C=O)等亲水性官能团,且表面形貌发生了一定的变化,表面微观粗糙度有所增大.这些一系列变化最终使纤维毡表面润湿性得到了有效改善.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2017(048)004【总页数】5页(P4189-4193)【关键词】低温等离子体;表面改性;PE纤维毡;润湿性;接触角【作者】宋扬;李方俊【作者单位】北京化工大学机电工程学院,北京100029;北京化工大学机电工程学院,北京100029【正文语种】中文【中图分类】TQ340聚乙烯(PE)以其优良的力学性能、加工性能以及良好的化学稳定性，在生活及工业中得到了广泛的应用。
等离子体处理对原棉织物亲水性的影响
等离子体处理对原棉织物亲水性的影响李旭明;曹婵珍;陈桂云;陈丽孝【摘要】In order to improve the hydrophilicity of raw cotton fabrics, the influence of plasma treatment parameters on the surface properties of raw cotton fabrics was studied, focusing on effects of plasma treatment time, treatment power and treatment distance on the wickability of the raw cotton fabrics. The XPS analysis showed that a remarkable increase of C-O-H 、 C = 0 and 0-C = 0 bonds on the surface of the cotton was observed after plasma treatment, and the wettability was greatly improved. The wicking height of the fabric increased with the increase of plasma treatment time. But when treatment time was over 25s, the increase amount of wicking height decreased. The wicking height of the fabric increased with the increase of plasma treatment power. But the wicking height of the fabric decreased as the plasma treatment distance increased. The yam tensile strength test showed that the tensile strength increased with the increase of plasma treatment time.%为改善原棉织物的亲水性能,研究了等离子体处理参数对原棉织物表面性能的影响.主要探讨了等离子处理时间、处理功率和处理距离对原棉织物芯吸效应的影响.XPS分析结果表明,原棉织物经等离子体处理后,C—O—H、C＝O、O—C＝O键的数量明显增加,润湿性能显著提高.原棉织物的芯吸高度随着处理时间的延长而提高,当超过25 s后,芯吸高度的增加量减小.处理功率增加,原棉织物的芯吸高度随之增加.原棉织物的芯吸高度随着处理距离的增加而减小.纱线拉伸实验结果表明,原棉纱线的拉伸强度随着等离子体处理时间的延长而增强.【期刊名称】《纺织学报》【年(卷),期】2011(032)012【总页数】4页(P24-27)【关键词】等离子体;处理;原棉织物;亲水性能【作者】李旭明;曹婵珍;陈桂云;陈丽孝【作者单位】绍兴文理学院纺织服装学院,浙江绍兴312000;绍兴文理学院纺织服装学院,浙江绍兴312000;绍兴文理学院纺织服装学院,浙江绍兴312000;绍兴文理学院纺织服装学院,浙江绍兴312000【正文语种】中文【中图分类】TS116等离子体技术能有效改变纤维或织物表面性能［1－3］。
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华东理工大学学报(自然科学版)Journal of East China U nivers ity of S cience and Tech nology (Natural Science Edition)Vol.31No.42005-08E -mail :csliu@sh 收稿日期:2004-08-29作者简介:袁 媛(1972-),女,讲师,博士,主要从事医用金属材料表面改性和纳米生物医用材料的研究工作。
文章编号:1006-3080(2005)04-0460-06低频RF -等离子体处理对医用不锈钢表面润湿性能的影响袁 媛1, 马元辉1, 尹 民1, 刘昌胜1*, 谢小波2, 朱瑞瑞2(1.华东理工大学教育部医用生物材料工程研究中心,上海200237;2.华东理工大学分析测试中心) 摘要:以聚乙烯-乙烯醇(EVAL )为模型高分子,研究了等离子体处理前后不锈钢表面EVAL 溶液的铺展润湿情况、EVAL 膜的形貌及其结合强度。
并建立了医用不锈钢表面润湿性和表面自由能、表面结构之间的关系。
研究结果表明:等离子体处理后,不锈钢表面的铺展润湿性显著提高。
等离子体处理的最佳工艺条件为:氮气,偏压100V ,时间10m in 。
最佳条件处理后,不锈钢表面EVAL 膜均匀性、致密度以及涂层与基体的结合强度均得到明显提高。
反射红外(A TR -FT IR )、原子力显微镜(AFM )、X 光电子能谱(XPS)分析结果显示Ar 、N 2气体等离子体,尤其是N 2气体等离子体预处理后,材料的表面自由能(尤其是极性分量)显著增大,润湿性增强。
极性分量的增加与等离子体对材料表面的清洗、刻蚀以及活性化有关。
关键词:RF-等离子体;不锈钢;表面润湿性;表面结构中图分类号:R 318.08文献标识码:AInfluence of RF -Plasma Pretreatment on Wettabilityof Medical Stainless SteelYUA N Yuan 1, M A Yuan -hui 1, YI N Min 1, LI U Chang -sheng 1*, X IE X iao -bo 2, ZH U Rui -rui2(1.E ngineering R esearch Center f or Biomedical Materials of Ministry o f Education ,E ast China Universityof Science and T echnology ,Shanghai 200237,China ; 2.Center of A naly sis and R esearch ,E ast China Univer sity o f Science and T echnology )Abstract :Effects of low -frequency Ar ,N 2RF -plasm a on w ettability o f medical stainless steel werestudied in details .Wettability of EVAL solution ,the m orpho logy and bo nding strength of EVAL coating on the stainless steel w ith and without plasma pr etreatment w ere investig ated .T he co rrelation of surface w ettability w ith surface free energy and surface structure w as also established.Wettability w as measured by contact ang les o f w ater droplet on the sam ples.Surface free ener gy (dispersive fo rce and polar force)w as calculated by contact ang les of liquids w hose surface tensions were know n .Wettability of m edical stainless steel after plasm a pretreatm ent sig nificantly increases and the optimum conditions of treatment are:N 2g as plasma,bias voltag e 100V ,time 10min.M oreover,the uniform ity ,density and the bonding strength of EVAL coating o n the stainless steel pr etreated under the optim um condition ar e remarkably im-pro ved.Contact angle measur em ent r esults show that m ainly because of the contr ibutio n of polar forces,the surface fr ee energ ies of samples after plasma treatm ent are enhanced .AT R -FTIR ,AFM ,XPS results indicate that the modification of w ettability and the increasing of surface free energ y are due to surface cleaning ,surface etching and surface activity.Key words :RF-plasma;stainless steel;w ettability ;surface structur e460 由于不锈钢具有良好的机械力学性能、易加工性和可靠性,广泛用于人体植入材料[1],但由于金属本身所具有的血栓源性和耐腐蚀性差等缺点,使得不锈钢材料的生物相容性不十分理想。
大量临床应用结果显示,不锈钢人工心脏瓣膜、血管支架植入人体后,材料表面均出现不同程度的血栓、平滑肌细胞增生以及由此引发的其他不良症状[2～4]。
为此,人们试图通过在材料表面引入无机或高分子涂层制备复合材料,将金属材料优良的力学性能与无机、高分子材料的良好生物相容性结合起来,以提高材料的综合性能[5～6]。
液相法是常用的一种制备金属表面无机或高分子涂层的方法。
在涂层制备的过程中,基体表面的铺展润湿性是决定涂层在不锈钢表面的均匀性、致密性、结合牢固度的一个至关重要的因素。
等离子体表面处理属于气固相干式反应体系,具有不引入其他物质、不污染环境、能够有效地改善聚合物表面的亲水和疏水性能、大幅度提高金属-金属、金属-聚合物之间的结合牢固度等优点,因而被广泛用于金属表面的涂装、防腐等领域[7～8]。
N2、O2等反应性气体的等离子体可在316L不锈钢材料表面形成生物活性层,改善材料的生物学性能[9]。
本研究以聚乙烯-聚乙烯醇(EVAL)为模型高分子,采用低频等离子体技术对316L不锈钢基体表面进行预处理。
研究了不同气体、偏压、时间等工艺条件对不锈钢表面EVAL溶液润湿性的影响,确定了最佳的等离子体预处理工艺。
并采用接触角测定仪、ATR-IR、AFM、XPS等测试手段研究了等离子体处理前后材料表面自由能、化学组成、形貌的变化,提出不锈钢表面润湿性同表面自由能、表面结构之间的关系。
1 材料与方法1.1 实验材料医用316L不锈钢材料,其组成如表1所示。
EVAL(w乙烯=0.44,Aldrich Chem Comp Inc);其他试剂均为分析纯。
表1 316L不锈钢的化学组成Table1 Composit ion o f316L stainless steel(%)C M n S P S i Cr Ni M o Cu N Fe0.027 1.500.0030.0170.3618.114.92.80.030.162.1631.2 实验方法1.2.1 样品准备 试样尺寸为1cm×1cm,经砂纸打磨、丙酮脱脂后,在Buehler pho enix型抛光机上抛光为光洁镜面,丙酮、异丙醇超声清洗后,干燥备用。
1.2.2 等离子体处理 等离子体处理在低频(200 Hz)射频等离子体装置(见图1)上进行。
清洗好的试样置于等离子体腔体中,分别采用Ar、N2等离子体进行处理。
实验主要参数为:背底真空5.0×10-3 Pa,射频电压250V,偏压0～200V,气体流率0.30 m L/min,处理时间3～15m in。
为了研究等离子体处理对金属表面EVAL涂层形貌和结合强度的影响,在试样表面制备如下涂层:将等离子体处理前、后的基体浸渍于w=0.02的EVAL溶液中,取出,然后放入干燥箱,在120°C下干燥5h。
为了采用XPS测试经过等离子体处理后样品表面元素的变化,在试样表面制备小于3nm的EVAL涂层作为保护层。
制备方法为:将经过等离子体处理的试样迅速浸渍于w=2×10-5的EV AL溶液中,取出后放于干燥箱中干燥。
图1 等离子体处理装置图F ig.1 T he schemat ic diagr am of plasma pr etr eatment1.3 测试方法1.3.1 接触角测试 采用德国蔡司公司M HO-2高温显微镜附带接触角测试仪,温度为室温。
用微型注射器,将溶剂滴在试样表面,控制液滴大小,使其直径约2mm,迅速测取接触角 。
每组测3个样品,计算平均值。
材料表面的自由能采用下列公式计算。
通常,认为表面张力由色散分量 d和极性分量 p两部分组成,即 s= d s+ p s(1) 根据文献[10],固体和液体的界面张力可通过下式计算:LV(1+cos )=2 d s d L+2 p s p L(2) 通过测定已知表面张力值及其色散分量和极化分量的水和乙二醇[11]在材料表面的接触角,由式(2)可计算出材料表面的色散分量和极性分量,再根据式(1)计算材料的表面自由能。
461第4期袁 媛,等:低频RF-等离子体处理对医用不锈钢表面润湿性能的影响 1.3.2 涂层形貌观察 采用AJ -Ⅲ型原子力显微镜(上海爱建纳米科技发展有限公司)观察等离子体处理前后金属表面EVAL 涂层的超微结构。